JPS58127062A

JPS58127062A - 吸収式冷暖房機

Info

Publication number: JPS58127062A
Application number: JP57007578A
Authority: JP
Inventors: 能文功刀
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-01-22
Filing date: 1982-01-22
Publication date: 1983-07-28
Also published as: US4476694A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は吸収式冷暖房機に係り、とくに効率を上げるた
めの冷暖房機の構成に関する。

従来の吸収式冷暖房機について第１，２図を使って説明
する。第１図は冷媒にアンモニア、吸収剤に水を使った
冷房機で、発生器１．凝縮器３゜過冷却器４．減圧器５
，８．蒸発器６．吸収器９゜ポンプ１０．溶液熱交換器
７よりサイクルが構成されている。発生器１の底部はバ
ーナ２で加熱される。発生器１の内部は、複数個の棚板
１１．カップ１２．伝熱管１３で構成されている。アン
モニアを多量に含んだ濃溶液は、濃溶液ライン５１から
発生器１に流入する。この濃溶液は棚板１１上で、下の
棚板上で発生して上昇した冷媒蒸気と、伝熱管１３内を
上昇する冷媒放出を終えた高温希溶液とから熱を受け、
冷媒蒸気を発生して自らは冷媒濃度を減じ、下の棚板上
に流下する。このように溶液はアンモニア濃度を減じな
がら発生器１最低部に落ちる。ここで溶液はバーナ２で
加熱され、さらに冷媒蒸気を発生し、希溶液となる。こ
の希溶液はカップ１２から伝熱管１３内を流れ、濃溶液
に熱を与えながら自らは過冷却状態になって希溶液ライ
ン５２から発生器１を出る。

一方、発生器１の底部で発生した冷媒蒸気はかなりの吸
収剤、すなわち水分を含んでいる。このため、各棚板上
の濃溶液と接触しながら精留され、はとんど純粋になっ
て冷媒ライン５３から発生器１を出る。その冷媒蒸気は
凝縮器３で凝縮液化し、過冷却器４で過冷却した後減圧
器５で減圧され、蒸発器６内で蒸発気化する。この蒸発
潜熱によシ冷凍が得られる。気化した冷媒蒸気は過冷却
器４で過熱状態となって冷媒ライン５４から希溶液と合
流する。

また、希溶液ライン５２の希溶液は溶液熱交換器７で濃
溶液と熱交換して過冷却の度を大きくし減圧器８で減圧
後、前述のように冷媒ライン５４と合流し吸収器９に入
る。ここで放熱しながら冷媒を吸収して濃溶液となる。

吸収器９を出た濃溶液はポンプ１０で昇圧され溶液熱交
換器７で希溶液から熱を得て濃溶液ライン５２から発生
器１に流入する。このようなアンモニア冷媒の吸収式冷
房機には次のような問題点がある。

（１）冷媒アンモニアと吸収剤水とは沸点が近いため１
発生した冷媒にはかなりの水分が含まれ、冷媒の純度を
上げるのに精留が必要である。

（２）発生器に精留機能をもたせるため、発生器内部構
造が非常に複雑になる。

（３）発生器内は複雑なうえに、棚板なと高度の精度を
要し、あわせてコスト高につながる。

（４）吸収熱の一部は濃溶液の加熱に使えるが、それを
しないとサイクルの効率で不利である。

第２図は冷媒にフロン２２．吸収剤にテトラエチレング
リコール・ディメチルエーテルを使った冷房機で、発生
器１２分離器１４．凝縮器３．過冷却器４、減圧器５，
８．蒸発器６．吸収器９゜ポンプ１０．吸収熱交換器１
７．溶液熱交換器７よりサイクルが構成されている。発
生器１はバーナ２で加熱され、伝熱管１５．伝熱フィン
１６よ構成る。フロン２２を多量に含んだ濃溶液は、濃
溶液ライン５１から発生器１に流入する。この濃溶液は
、バーナ２から伝熱フィン１６．伝熱管１５を通して熱
を受は昇温、沸騰する。伝熱管１５内は気液混相流とな
）、その気液混合物は分離器１４に入シ、冷媒蒸気と冷
媒を放出した希溶液とは完全に分離する。冷媒蒸気は冷
媒ライン５３によシ分離器１４を出て凝縮器３で凝縮液
化する。次いで過冷却器４で過冷却した後減圧器５で減
圧され、蒸発器６内で蒸発気化する。この蒸発潜熱によ
り冷凍が得られる。気化した冷媒蒸気は過冷却器４で過
熱状態となって冷媒ライン５４から希溶液と合流する。

また、分離器１４から出て希溶液ライン５２を通った希
溶液は、溶液熱交換器７で濃溶液と熱交換して過冷却と
なり、減圧器８で減圧後、前述のように冷媒ライン５４
と合流し吸収熱交換器１７に入る。吸収熱交換器１７で
は、冷媒の吸収が一部進み、その吸収熱は濃溶液の加熱
に使われる。

希溶液と冷媒蒸気は引続き吸収器９内で吸収を続は濃溶
液となる。このときの吸収熱は外部に放出する。

吸収器９を出た濃溶液はポンプ１０で昇圧され吸収熱交
換器１７内で吸収熱を、さらに溶液熱交換器７で希溶液
から熱をそれぞれ得て濃溶液ライン５２から発生器１に
流入する。このようなフロン２２冷媒の吸収式冷房機に
は次のような問題点がおる。

（１）発生器内で発生した冷媒蒸気を、発生器を出るま
で加熱するのはエネルギの無駄である。

（２）溶液熱交換器での熱交換量が多いため、熱交換器
が大形になシ、コスト、寸法で不利である。

（３）希溶液が冷媒蒸気と合流するとき過冷却度が大き
いために、吸収熱交換器内での吸収の進行が少なく、シ
たがってサイクルの効率で不利である。

（４）発生器を出る冷媒蒸気は過熱状態にあシ、これを
そのまま凝縮器に送って冷却するのはサイクルの効率で
不利である。

本発明の目的は、吸収熱交換器を十分に活用して溶液熱
交換器を不要とし、冷媒蒸気の顕熱も回収する高効率の
吸収式冷暖房機を提供することにある。

本発明は、発生器を横長筒状とし、その一方の端を加熱
部、他の端を濃溶液の入口と希溶液の出口として濃溶液
から発生した冷媒蒸気はただちに溶液と分離し、加熱側
の端で冷媒を放出し終った希溶液を、発生器内の溶液と
十分熱交換してから発生器を出す構造として溶液熱交換
器を不要とし、その発生器を出た希溶液を減圧して低圧
冷媒蒸気と混合して吸収熱交換器内に流し、その吸収熱
交換器を出る濃溶液を沸点付近まで加熱して発生器に入
れるようにし、さらに発生器の高温側で発生した冷媒蒸
気で、発生器低温側にある溶液を加熱するようにしたこ
とを特徴とする。

以下、本発明の実施例を第３．４．５図により説明する
。

本吸収式冷暖房機は冷媒にフロン２２．吸収剤にテトラ
エチレングリコール・ディメチルエーテルを使い、発生
器１．凝縮器３．過冷却器４．減圧器５１８．蒸発器６
．吸収器９．ポンプ１０゜吸収熱交換器１７よｐサイク
ルが構成されている。

発生器１は横長筒状で底面がわずかに傾斜している。そ
の低い側の底部はバーナ２で加熱されるので、溶液は冷
媒蒸気を放出し終って希溶液となる。

この高温希溶液はカップ１２から伝熱管１３内を流れ、
濃溶液に熱を与えながら自らは過冷却状態になって発生
器１の高い側から希溶液ライン５２へ出る。

フロン２２を多量に含んだ濃溶液は、沸点付近の状態で
濃溶液ライン５１から発生器１の高い側に入る。この濃
溶液は伝熱管１３を流れる希溶液から熱を受けて冷媒蒸
気を発生し、自らは冷媒濃度を減じながら発生器１の加
熱部に流れる。発生器１内部には溶液の流面５４が確保
されているので、発生した冷媒蒸気は空間５５にたまり
、冷媒ライン５３から凝縮器３へ流れる。

濃溶液の濃度が４２，４％のとき、発生器１内の圧力が
１６．８に９／α２ならば１発生器に入るさい８６Ｕ付
近まで加熱されている。濃溶液は発生器１に入るとすぐ
沸ｍをはじめる。発生器１の加熱部での溶液温度は１５
０１．’ｚので希溶液濃度は１８．７％になる。８６Ｃ
の濃溶液が１５００の希溶液になるまで発生する冷媒蒸
気量の比率は、８６〜１００Ｃ間で４３．２％、１００
〜１２０Ｃ間で３２，８％、１２０〜１４０Ｃ間で１８
．２％。

１４０〜１５０Ｃ間で５．８％となシ、発生器の低温側
で大部分の冷媒蒸気が発生する。したがって発生器１を
出る冷媒ライン５５の冷媒温度は１０７Ｃと彦って従来
形吸収式冷暖房機よシも省エネルギが図れる。

凝縮器３で凝縮液化した冷媒は過冷却器４で過冷却した
後減圧器５で減圧され、蒸発器６内で蒸発気化する。こ
の蒸発潜熱により冷凍が得られる。

気化した冷媒蒸気は過冷却器４で過熱状態となっ（９）て冷媒ライン５４から希溶液と合流する。

一方、発生器１内で溶ｆｊ、を加熱して過冷却となった
伝熱管１３内の希溶液は、９１Ｃで発生器１を出て希溶
液ライン５２から減圧器８で減圧され。

蒸発器６からの３８′Ｃの低圧冷媒蒸気と合流する。

この混相流の平衡温度は８６′ｃまで下がる。しかし局
所的には温度の高いところと低いところがあるので、次
の吸収熱交換器１７で濃溶液と熱交換しながら冷媒を吸
収し、濃溶液を加熱する。吸収熱交換器１７を出る混相
流は５６Ｃとなシ、引続き吸収器９内で吸収を続は濃溶
液となる。このときの吸収熱は外部に放出する。吸収器
９を出た濃溶液は４３Ｃでポンプ１０で昇圧され吸収熱
交換６１７内で吸収熱を得て８６１Ｚになり濃溶液ライ
ン５１から発生器１に入る。

また、第４図において、発生器１から冷媒蒸気出口を、
低温側の冷媒ライン５３Ａと高温側冷媒ライン５３Ｂと
に分け５３Ｂの冷媒ラインを伝熱管１８として溶液の加
熱に使い、後５３Ａと５３Ｊ３とを合流させて冷媒ライ
ン５３とすると効率はさく１０）らに向上する。

なお、第５図のように発生器１を水平にしてもこの効果
には変りない。

このように、凝縮器に入る冷媒蒸気温度と吸収器に入る
混相流温度をできるだけ下げることによシ効率は大幅に
向上する。第４，５図における冷媒ライン５３の温度ば
９０Ｃである。吸収器９に入る混相流温度を下げるポイ
ントは、吸収熱交換器１７の温端温度差をできるだけ小
さくすることであシ、それを実現するためには、減圧後
の希溶液が低圧冷媒蒸気と混合して平衡温度を下げるよ
うに、発生器１内で希溶液は過冷却する必要がある。こ
のような理由で溶液熱交換器は不要になる。

蒸発器６内での冷媒蒸発温度を１０Ｃ１過熱度を５０と
した場合、この冷暖房機の冷房時の成績係数は０．８３
になる。

以上のように本発明の実施例によれば次の効果がある。

（１）発生器で発生する冷媒蒸気をすみやかに溶液と分
離し、かつその冷媒蒸気で溶液を加熱するた（１１）め、発生器加熱量が減少し、凝縮器放熱量も減少できる
。これにより冷暖房機の効率が向上し、凝縮器が小さく
できる。

（２）吸収熱交換器内で冷媒吸収をできるだけ進め。

その熱で濃溶液を加熱するため、発生器加熱量が減少し
、吸収器放熱量も減少する。これにより、冷暖房機の効
率が向上し、吸収器が小さくできる。

（３）発生器内最高温部でできた希溶液で発生器内の溶
液を加熱するので、溶液熱交換器は必要ない。

（４）冷媒蒸気は発生器内でのみ発生させ、冷媒蒸気の
過熱を防止するから（１）の効果をさらに助長する。

（５）発生器を出た希溶液を減圧後、低圧冷媒蒸気と混
合して温度を下げるから（２）の効果をさらに助長する
。

（６）以上の結果、発生器１５（Ｎ：？、凝縮器４３Ｃ
９蒸発器１０Ｃ２過熱５Ｃ，吸収器４８Ｃ９過冷却５Ｃ
で本発明の冷暖房機を冷房運転すれば、成績係数は０．
８３が得られる。

以上のように本発明によれば、高効率の吸収式（１２）冷暖房機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来の吸収式冷暖房機の冷凍サイクル
構成図、第３図は本発明の吸収式冷暖房機の冷凍サイク
ル構成図、第４，５図は本発明吸収式冷暖房機の発生器
の実施例を示す説明図である。工・・・発生器、２・・・バーナ、３・・・凝縮器、４
・・・過冷却器、５・・・減圧器、６・・・蒸発器、７
・・・溶液熱光換器、８・・・減圧器、９・・・吸収器
、１０・・・ポンプ、１１・・・棚板、１２・・・カッ
プ、１３・・・伝熱管％　１４・・・分離器、１５・・
・伝熱管％１６・・・伝熱フィン、１７・・・吸収熱交
換器、１８・・・伝熱管、ト枳＝５１・・・濃溶液ライ
ン、５２・・・希溶液ライン、５３・・・冷媒ライン、
５４・・・液面、５５・・・空間、５３Ａ・・・冷媒ラ
イン、５３Ｂ・・・冷媒ライン。（１３）第　Ｉｔ￥］第　３　図３ ′ｆＪ４　　（２）第　５　閃

Claims

【特許請求の範囲】１６　　発生器、凝縮器、過冷却器、蒸発器、吸収器、
吸収熱交換器より構成した吸収式冷暖房機において、横
長筒状発生器の一方の端を熱源で加熱し、他方の端の上
部から冷媒を多量に含んだ濃溶液を流入させ、前記加熱
部の底部で生じた最も高温で冷媒濃度の小さい希溶液を
、濃溶液と熱交換するように、＊溶液内を通して前記濃
溶液流入部付近で発生器から出すことを特徴とする吸収
式冷暖房機。２、横長筒状発生器において、濃溶液入口側の部分で発
生した冷媒蒸気と、加熱部側の部分で発生した冷媒蒸気
とを別々の流出口から出し。後者の冷媒蒸気を、前記発生器内を流れる冷媒を多量に
含んだ濃溶液内に通し、その顕熱で濃溶液を加熱し、前
者の冷媒蒸気と合流させることを特徴とする特許請求の
範囲１に記載の吸収式冷暖房機。３、発生器内で十分過冷却された冷媒濃度の小さい希溶
液を、発生器を出た直後に減圧し、その後蒸発器から過
冷却器を通して戻る低圧冷媒蒸気と混合し吸収熱交換器
内に流し、吸収器から発生器に戻る冷媒濃度の大きい濃
溶液を沸点付近まで加熱することを特徴とする特許請求
の範囲１に記載の吸収式冷暖房機。